中科院团队破解低温等离子体灭活新冠核心机制

新冠疫情全球大流行至今，已造成约 700 万人死亡。即便疫苗、小分子抗病毒药物、抗体疗法等干预手段已广泛应用，目前全球仍无彻底根治新冠肺炎的方案，病毒感染导致的死亡率居高不下，在老年群体等免疫弱势人群中尤为显著。而新冠病毒最核心的传播途径为空气气溶胶传播，想要从源头切断病毒人际传播，高效、安全、可长期日常使用的空气消杀技术，一直是公共卫生领域与普通大众共同的核心需求。

2026 年 1 月 12 日，中国科学院深圳先进技术研究院陈支通团队在国际知名期刊《Scientific Reports》发表题为《Air-fed cold atmospheric plasma device as a safe and effective anti-SARS-CoV-2 air filter》的重磅研究论文，一举突破了行业多年来的核心瓶颈，不仅完整解析了低温大气等离子体（CAP）灭活新冠病毒的全链条机制，更通过严谨的长周期实验，实锤了该技术日常使用的生物安全性，为等离子体技术在空气消毒与病毒防控领域的落地应用，奠定了坚实的理论与实验基础。

低温大气等离子体技术，一直是空气消杀领域的热门研究方向。它通过放电产生的活性氧（ROS）、活性氮（RNS）等高能粒子，可对病毒颗粒实现多靶点攻击，此前已被证实能有效灭活新冠病毒，但始终未能实现规模化民用与临床转化，核心卡在两大行业痛点上：一是受技术限制，CAP 对新冠病毒刺突蛋白构象破坏、包膜脂质过氧化及核酸断裂的协同损伤机制从未被完整解析，真实空气环境中对悬浮病毒的灭活动态也未被充分阐明；二是普通用户最关心的长期使用安全性，始终缺乏系统性、全周期的实验验证，臭氧超标、二次污染等顾虑无法打消。

此次研究中，团队创新性地整合了透射电子显微镜（TEM）高分辨观察与二维流体模型模拟两大技术手段，以日常场景可使用的空气等离子体净化器为研究平台，搭建起一套从放电特性表征、活性粒子时空模拟、病毒形态学验证到动物生物安全性评价的完整研究范式，不仅完整解答了 “技术如何灭活病毒”“日常使用安不安全” 两大核心问题，其建立的研究框架，也为其他空气消毒技术的效能与安全性评估，提供了通用的方法论参考。

在核心灭活机制的解析上，团队通过高分辨率 TEM，首次以直观的形态学证据，捕捉到了等离子体处理后新冠病毒的结构崩解全过程：经等离子体处理后，新冠病毒用于入侵宿主细胞的关键刺突蛋白完全消失，蛋白质衣壳发生严重变性与聚集，最终整个病毒体出现全面结构崩解，完全丧失感染与复制能力。结合发射光谱分析与数值模拟，研究明确 ROS、RNS 等高能粒子是病毒灭活的核心效应因子，同时证实等离子体可对新冠病毒实现多靶点协同不可逆打击 —— 同时破坏病毒的入侵结构刺突蛋白、防护外壳包膜与遗传核心核酸，实现 “粉碎式” 灭活，从根本上规避了病毒残留感染性与变异逃逸的风险。

针对大众最关心的安全性问题，团队通过大鼠体内安全性评价模型，首次完成了空气等离子体设备长期暴露风险的系统性评估。在为期 4 周的连续暴露实验中，团队全程监测大鼠的行为、体重、摄食量、器官组织病理学及血液生化等全维度生理指标，结果显示，长期等离子体暴露不会对大鼠的生理行为、生长发育与器官健康产生任何不良影响，充分证实该设备在日常使用条件下无明显急性毒性。同时，定量检测结果显示，设备运行时可稳定产生具备消杀效应的 NO₂⁻与 H₂O₂，气相臭氧浓度低于仪器检测限，无臭氧超标与二次污染隐患，为室内安全使用提供了关键数据支撑。

这项研究是新冠病毒空气防控领域的里程碑式成果，不仅首次通过直接形态学证据系统阐明了低温等离子体对新冠病毒的灭活机制，更构建了全链条的研究体系，填补了行业多项研究空白。其揭示的多靶点协同灭活机制，为新型物理消毒技术的研发提供了核心理论基础；完整的长周期安全性实验数据，也为等离子体净化设备的临床审批与行业标准化制定奠定了实验依据，未来有望为家庭、医院、学校等多场景提供高效安全的空气防护方案，具备重大的公共卫生价值与广阔的产业转化前景。

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41598-026-36088-y